全球首張黑洞照片。版權(quán)：歐洲南方天文臺

北京時間2019年4月10日晚9點，事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope， EHT）合作組織協(xié)調(diào)召開全球六地聯(lián)合新聞發(fā)布會，宣布人類首次利用一個口徑如地球大小的虛擬射電望遠鏡，在近鄰巨橢圓星系M87的中心成功捕獲世界上首張黑洞圖像（上圖）。

這張圖像提供了黑洞存在的直接“視覺”證據(jù)，使得在強引力場下驗證愛因斯坦廣義相對論，細致研究黑洞附近的物質(zhì)吸積與相對論性噴流成為可能。這次“拍照”是由全球30多個研究機構(gòu)的科學家參與，利用全球不同地區(qū)的8個射電望遠鏡，歷時2年拍攝，又歷時2年“沖洗”出來的。

M87星系中心超大質(zhì)量黑洞（M87）的圖像

黑洞因其本身不發(fā)光，并且引力強大到光線都無法逃逸，所以不能直接觀測到，因此才起名為“黑洞”。目前，天文學家普遍相信黑洞確實存在于宇宙之中，從質(zhì)量為數(shù)倍到數(shù)十倍于太陽的恒星級黑洞，到高達數(shù)百萬倍甚至數(shù)十億倍太陽質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞，應有盡有。而且，超大質(zhì)量黑洞存在于幾乎所有星系的中心。

然而在這張照片公布之前，即使在LIGO/Virgo探測到引力波、從而權(quán)威性地證明黑洞存在的今天，人類還是沒有直接看到能夠揭秘極端條件下時空秘密的那個“洞”——“黑洞事件視界”。

那么這次的黑洞是怎么被拍到的？

一個世紀以來，人類都沒能拍到黑洞，那是因為“黑洞視界范圍”，也就是說黑洞理論上說只存在于一個“奇點”上，能被看到的界線非常非常小。而且黑洞自身不發(fā)光，難以直接探測。

科學家們便只能“曲線救國”，采用一些間接方式來探測黑洞。比如，觀察吸積盤和噴流。吸積盤，就是圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的氣體盤，由恒星的氣體組成。還有一部分氣體在掉入黑洞視界面之前會形成噴流。物質(zhì)被吸入黑洞時會產(chǎn)生大量光和熱，因此很容易被科學家探測到。這次負責拍下黑洞照片的是事件視界望遠鏡EHT（Event Horizon Telescope）。

射電望遠鏡工作原理（圖片來源：網(wǎng)絡）

這個計劃始于2015年，位于南極、智利、墨西哥、美國亞利桑那州、夏威夷和西班牙的8臺射電望遠鏡，模擬出了一臺地球大小的超級望遠鏡，并在2017年4月EHT就已經(jīng)完成了拍攝。

一次負責拍到黑洞照片的望遠鏡之一：事件視界望遠鏡EHT（圖片來源：網(wǎng)絡）

為什么照片要“洗”2年？

用攝影師熟悉的語言來解釋，就是這張照片需要海量的“修圖”工作——因為與其說是拍照片，倒不如說是檢測到了一大堆的數(shù)據(jù)，必須要做可視化處理。這個數(shù)據(jù)非常非常非常地大……

偵測到的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)百個硬盤上，總共有半噸重（圖片來源：網(wǎng)絡）

而且，為了保證這張照片的客觀正確，科學家們分成了數(shù)個獨立的小組，在沒有任何溝通交流的前提下分頭工作，最終將幾個團隊生成的影像進行比對，竟然驚人的一致，這就從客觀上驗證了照片的正確性。

總之，拍到黑洞的“照片”僅僅是第一步，它將是全人類邁向更廣闊太空的重要基礎。